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公開番号2024099315
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-25
出願番号2023003170
出願日2023-01-12
発明の名称列車制御システム
出願人日本信号株式会社
代理人個人,個人
主分類B61L 3/12 20060101AFI20240718BHJP(鉄道)
要約【課題】各種列車に対応可能な安定した無線通信環境により地上-車上間で確実に情報を伝達して安全な列車運行を実現できる列車制御システムを提供する。
【解決手段】列車制御システム1は、複数の沿線無線設備3及び各列車Tの車上無線設備5を介して、地上制御装置2から各列車Tの車上制御装置4に保安上の停止点情報を無線送信する。この列車制御システム1において、地上制御装置2は、軌道R上の列車位置を基に各沿線無線設備3の通信可能範囲を求め、列車Tが前方の全沿線無線設備3の通信可能範囲外となる通信限界点情報を車上制御装置4に無線送信し、車上制御装置4は、受信した停止点情報及び通信限界点情報に基づいて列車制御を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
軌道沿いに設置された複数の無線局を介して地上装置から列車の車上装置に保安上の停止点情報を無線送信する列車制御システムであって、
前記地上装置は、軌道上の列車位置を基に各無線局の通信可能範囲を求め、前記列車が前方の全無線局の通信可能範囲外となる通信限界点情報を前記車上装置に無線送信し、
前記車上装置は、受信した前記停止点情報及び前記通信限界点情報に基づいて列車制御を行う、列車制御システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記車上装置は、受信した前記停止点情報及び前記通信限界点情報にそれぞれ対応した２通りの速度照査パターンを作成し、各々の速度照査パターンを用いた速度照査を独立して行い、該各速度照査結果の論理和に従って列車ブレーキを制御する、請求項１に記載の列車制御システム。
【請求項３】
前記車上装置は、
自列車の走行速度を検出する速度検出部と、
前記地上装置から前記各無線局を介して受信した前記停止点情報及び前記通信限界点情報に従って、前記停止点に対応する第１速度照査パターン、及び前記通信限界点に対応する第２速度照査パターンを作成するパターン作成部と、
前記速度検出部で検出された自列車の走行速度が、前記パターン作成部で作成された第１及び第２速度照査パターンをそれぞれ超えたか否かを判定する速度照査部と、
前記速度照査部において自列車の走行速度が第１及び第２速度照査パターンの少なくとも一方を超えたことが判定された場合に、当該速度照査パターンに従って列車ブレーキを制御するブレーキ制御部と、
を含む、請求項２に記載の列車制御システム。
【請求項４】
前記地上装置は、
軌道上に在線する各列車の前記車上装置から無線送信される情報を前記各無線局を介して受信し、当該受信情報を用いて前記各列車の位置情報を更新する列車位置更新部と、
前記列車位置更新部で更新された前記各列車の位置情報、軌道沿いに設置された信号機の現示情報、及び軌道終端点の位置情報を基に、前記各列車に対応した保安上の停止点を決定する停止点決定部と、
前記列車位置更新部で更新された前記各列車の位置情報、及び前記各無線局の通信性能に応じた通信可能範囲データを基に、前記各無線局の実際の通信可能範囲を求め、前記各列車に対応した通信限界点を決定する通信限界点決定部と、
前記停止点決定部で決定された停止点を示す前記停止点情報、及び前記通信限界点決定部で決定された通信限界点を示す前記通信限界点情報を含む制御コマンドを、前記各無線局を介して、前記各列車の前記車上装置に無線送信する制御コマンド送信部と、
を含む、請求項１に記載の列車制御システム。
【請求項５】
前記通信限界点決定部は、前記各列車の車種及び走行方向に対応した前記通信可能範囲データを使用して、前記各無線局の実際の通信可能範囲を求める、請求項４に記載の列車制御システム。
【請求項６】
前記各無線局間の無線通信における受信電力及び通信エラーレートの少なくとも一方の経時的な変化に応じて前記通信可能範囲データを修正するデータ修正部を含む、請求項４に記載の列車制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上－車上間で無線通信により情報を交換して列車を制御する列車制御システムに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＢＴＣ(Communication Based Train Control)と呼ばれる無線式の列車制御を行うシステムは、列車に搭載された車上制御装置と地上に設置された地上制御装置とが、地上側の無線局（沿線無線設備）及び車上側の無線局（車上無線設備）を介して無線通信により情報を交換して安全な列車運行（移動閉塞運転）を実現する。このような無線式の列車制御システムでは、電波法に規定されている免許を要しない小電力無線局が広く使用されている。しかし、小電力無線局は通信エリアが狭いため、地上側の無線局間に他の列車などの障害物が存在する場合、無線通信が不安定になり列車制御に影響を与える可能性がある。特に、隧道内や地下軌道においては、列車の車体等による電波の遮蔽などによって沿線無線設備の通信可能範囲が狭小化することが知られている。
【０００３】
上記のような無線式の列車制御システムにおける無線通信の安定化を図るための従来技術として、例えば、特許文献１に開示されている無線通信ネットワークシステムでは、２台の列車無線機（車上側の無線局）が列車の前部と後部に配置され、各列車無線機が有線ケーブルで接続されて互いに通信可能に構成されている。そして、互いに無線通信可能な沿線無線機（地上側の無線局）の間に列車が存在することで該各沿線無線機間における無線通信が阻害されるような場合に、当該列車に搭載された２台の列車無線機を利用して上記各沿線無線機間の情報伝達を中継する。これにより、無線通信ネットワークの信頼性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－４２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような従来技術については、無線局を搭載しない貨車等の車両を機関車で牽引する貨物列車や、故障車両を牽引する救援列車などが列車制御の対象に含まれる場合、貨物列車や救援列車などには前部及び後部のいずれか一方にしか車上側の無線局が配置されていない。このため、貨物列車や救援列車などが地上側の無線局の間に存在して該各無線局間における無線通信が阻害された場合に、貨物列車や救援列車などにより上記地上側の無線局間の情報伝達を中継することが困難になる。また、車上側の無線局が前部及び後部の両方に配置されている列車であっても、一方の無線局が故障したり、前後の無線局を接続する有線ケーブルに不具合が生じたりしても、上記地上側の無線局間の情報伝達を中継することができなくなる。このため、従来技術は、各種列車に対応可能な安定した無線通信環境を実現するという点で、改善の余地があった。
【０００６】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、各種列車に対応可能な安定した無線通信環境により地上－車上間で確実に情報を伝達して安全な列車運行を実現できる列車制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため本発明の一態様は、軌道沿いに設置された複数の無線局を介して地上装置から列車の車上装置に保安上の停止点情報を無線送信する列車制御システムを提供する。この列車制御システムにおいて、前記地上装置は、軌道上の列車位置を基に各無線局の通信可能範囲を求め、前記列車が前方の全無線局の通信可能範囲外となる通信限界点情報を前記車上装置に無線送信し、前記車上装置は、受信した前記停止点情報及び前記通信限界点情報に基づいて列車制御を行う。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように本発明に係る列車制御システムによれば、他の列車の在線状況によって無線通信が不安定になる区間に制御対象の列車を進入させない列車制御が可能になるので、地上－車上間の安定的な無線通信環境を維持することができる。このような列車制御システムでは、列車の前部及び後部の両方に無線設備を設ける必要がないので、貨物列車や救援列車などにも対応することが可能である。よって、各種列車に対応可能な安定した無線通信環境により地上－車上間で確実に情報を伝達して安全な列車運行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明に係る列車制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
上記実施形態による列車制御システムの具体的な構成例を示すブロック図である。
地上－車上間の無線通信における受信電力の基本的なモデルを説明するための概念図である。
上記実施形態における通信可能範囲データの一例を示す図である。
上記実施形態における複数の沿線無線設備の通信可能範囲を説明するための概念図である。
上記実施形態における通信可能範囲決定部で決定される実際の通信可能範囲を説明するための概念図である。
上記実施形態における通信限界点を説明するための概念図である。
上記実施形態において作成される速度照査パターンの一例を示す図である。
上記実施形態における速度照査部、ブレーキ制御部及びブレーキ装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
上記実施形態における列車制御の基本処理サイクルを示す概念図である。
上記実施形態における地上制御装置で実行される具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
上記実施形態における車上制御装置で実行される具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
上記実施形態における速度照査及びブレーキ制御に関する具体的な状況の一例を示す図である。
図１３の状況で実行される速度照査及びブレーキ制御を説明するための図である。
上記実施形態に関連する変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る列車制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、本実施形態の列車制御システム１は、地上に設置された地上制御装置２と、列車Ｔが走行する軌道Ｒに沿って設置された複数の沿線無線設備３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…）と、軌道Ｒ上の各列車Ｔに搭載された車上制御装置４及び車上無線設備５と、を備えて構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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